嵌入式软件复习资料

### 嵌入式软件开发知识点详解 #### 一、标准IO与文件IO的区别 **标准I/O** 是由ANSI C定义的一套标准输入输出模型，它提供了一系列的函数来实现文件的操作，如 `fopen`, `fclose`, `fread`, `fwrite` 等。标准I/O通过缓冲机制来提高I/O效率，减少了直接调用内核系统调用的频率。标准I/O支持三种缓冲方式： 1. **全缓存**：当缓存填满时才会进行I/O操作，适合于大文件操作。 2. **行缓存**：当遇到换行符时触发I/O操作，适用于终端输入输出。 3. **无缓存**：例如标准错误输出 `stderr`，直接调用内核的I/O系统调用。 **文件I/O**（也称为“未缓冲I/O”）是指直接调用底层的系统调用来实现I/O操作，如 `read`, `write` 等。这种方式每次调用都会触发一个系统调用，因此开销较大，但更直接可控。 #### 二、如何判断文件结尾 在标准I/O中，可以通过以下方式来检测文件结尾： 1. 使用 `getc` 函数读取字符，当到达文件结尾时会返回特殊值 `EOF`。 2. 使用 `fgets` 函数读取一行文本，当到达文件结尾时会返回 `NULL`。 3. 使用 `read` 函数读取指定数量的字节，当到达文件结尾时返回值将小于预期的字节数。 #### 三、静态库与动态库 **静态库** 在编译链接阶段会被链接到程序的目标代码中，程序运行时不再需要静态库文件。使用静态库时，每个依赖该库的程序都会包含库代码的副本，导致程序体积增大，但可以独立运行。 在 Linux 环境下，可以使用 `ar` 命令来创建静态库文件。 **动态库** 在程序运行时动态加载，不会直接链接到目标代码中。这种方式节省了磁盘空间，因为多个程序可以共享同一个库的实例。但在程序运行时必须确保动态库的存在。 #### 四、死锁及其产生原因 **死锁** 是指两个或多个进程互相等待对方持有的资源而不释放自己的资源，从而导致所有进程都无法继续执行的状态。死锁通常发生在系统资源不足、多个进程竞争资源以及请求资源顺序不当的情况下。 产生死锁的四个必要条件包括： 1. **互斥条件**：某个资源在同一时间内只能被一个进程使用。 2. **请求与保持条件**：一个已经持有资源的进程可能请求新的资源，同时保留已有的资源。 3. **不可抢占条件**：进程已经获得的资源，在使用完毕前不能被其他进程抢占。 4. **循环等待条件**：存在一个进程链，其中每个进程都在等待下一个进程所持有的资源。 避免死锁的方法包括： - 设置等待资源的超时时间； - 按照一定的顺序请求资源，避免循环等待。 #### 五、虚拟内存与 Swap **虚拟内存** 是操作系统为每个进程提供的抽象概念，它使得每个进程都拥有一个连续的地址空间，但实际上这些地址空间可以分布在物理内存的不同位置，甚至部分存放在磁盘上的交换文件（Swap 文件）中。 **Swap** 是操作系统为了扩展可用内存而使用的磁盘空间的一部分，当物理内存不足时，操作系统会将一部分不常用的数据移动到 Swap 区域，以便为新任务腾出空间。 **Page** 是虚拟内存的基本单位，操作系统通过页表来管理虚拟地址空间与物理地址空间之间的映射关系。 #### 六、进程间通信（IPC） 进程间通信（IPC）是指在不同进程之间传递数据和同步的方法。常见的 IPC 方式包括： 1. **管道（Pipe）**：分为无名管道和命名管道（FIFO）。无名管道只能在有亲缘关系的进程间通信，而命名管道允许任意两个进程间通信。 - **无名管道** 是一种半双工通信管道，它只存在于内存中，通常用于父子进程或兄弟进程之间的通信。 - **命名管道（FIFO）** 作为一种特殊类型的文件，可以存在于文件系统中，允许多个无关联的进程间通信。 2. **消息队列**：允许进程间发送消息，但需要注意消息队列的大小限制。 3. **信号量**：主要用于同步，而不是数据传输。 4. **共享内存**：提供了一种快速高效的方式来实现进程间通信，但需要额外的同步机制来防止数据不一致问题。 5. **Socket**：支持不同主机上的进程间通信，是最灵活的 IPC 方法之一。 以上所述内容涵盖了嵌入式软件开发中的几个关键知识点，包括标准I/O与文件I/O的区别、如何判断文件结尾、静态库与动态库的特性、死锁的概念及避免方法、虚拟内存和Swap的基本原理以及常见的进程间通信方式。这些知识点对于深入理解嵌入式系统的软件设计与实现至关重要。